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浅谈汽车电子技术的应用及发展趋势

发布时间:2022-03-24 10:01:22 浏览数:

摘 要:国际汽车专家指出,近10年来汽车产业70%的创新来源于汽车电子技术及其产品的开发应用,汽车电子技术是推动汽车产业发展的核心动力之一。汽车不再是一个完全的机械式产品,而是机械系统和电子化控制相结合的产物。现代汽车发展的水平的一个重要衡量标志,就是汽车的电子化程度。而现阶段电子控制燃油喷射系统、电子点火系统,电控自动变速器在各大汽车厂商的产品中的应用已经很普遍,并且电子技术在安全和娱乐系统的应用也已初见端倪。因此,探索汽车电子技术的应用和发展具有十分重要的意义。

关键词:汽车;电子技术;应用现状;发展趋势

1 汽车电控技术的基本内容与作用

所谓的“汽车电控技术”,就是用于控制汽车的电子软件,主要的构成为传感器、电子控制中枢以及控制程序。汽车电控技术可以划分为6类,第一类为智能汽车电子控制技术;第二类为电动汽车电子控制技术;第三类为发动机电子控制技术;第四类为车身电子安全控制技术;第五类为底盘电子控制技术;第六类为交通控制技术和整车控制技术。随着电子控制技术的发展,在汽车领域广泛应用,发动机电子控制技术不断完善,地盘电子控制技术也逐渐走向成熟。其中的网络技术发挥着重要作用,所有的操作都是在信息系统平台完成的。汽车电控技术的作用在于,简化了汽车整体线路的设计模式,使得汽车的安全可靠性得以提高。网络技术的应用实现了资源共享。与汽车维修技术相关的信息都得以整个,为汽车故障的诊断提供了便利,而且诊断的效率也有所提高,汽车故障的诊断结构得到了优化。

2 汽车电子应用现状及市场数据

现阶段,汽车电子技术在汽车上的应用主要分为两大类,一类是电子控制系统,比如上文中说到的电子控制燃油喷射系统,发动机电气系统,动态稳定控制系统底盘控制系统,以及辅助系统,这些都和汽车驾驶性能有关;另一类是车载电子控制系统,比如说车辆网络系统,定位系统,保养监测系统,娱乐系统等,主要是能够提升乘坐人员的体验和安全的。

据《2016—2017年中国汽车电子市场研究年度报告》显示,2016年汽车电子进入黄金期,市场规模达到了2348亿美元,较2015年的2019亿美元增长16.3%,年增长速度较2015年的11.9%提高了4.4个百分点。而电子控制系统中,底盘控制系统和安全系统的市场份额占到全球市场份额的32%,属于最大的一个比重。车载电子控制系统占比22%,达到517亿美元动力控制系统占比16%,达到376亿美元。其中,2016年中国汽车电子整体市场规模达到了4850亿美元,较之前增长了15%,其增长原因主要和全球电子市场重心向亚洲转移,我国本土汽车综合实力和产能增强,我国电子技术实力提升,汽车电子投入成本也成比例增加,以及跨国公司在我国技术研发有关。

3 汽车电子技术的具体应用

3.1 在发动机上的应用

第一,电控点火。电控点火装置由微处理机、传感器、执行器等构成,该装置根据传感器测得的发动机参数进行运算、判断,然后进行点火时刻的调节,可使发动机在不同转速和进气量等条件下,实现最佳点火控制效果,使发动机输出最大的功率和转矩,降低油耗和排放,节约燃料减少空气污染;第二,电控燃油喷射装置的应用。当发动机工作时通过各传感器测得各类参数,利用编好的程序進行计算,将得到的数值与最佳工作条件下的参数进行比较,进而对供油量进行调整,有效地确保汽车在达到一定的功率时进行节油,也能够起到净化空气的目的;第三,废气再循环控制。其主要执行元件是数控式EGR阀,作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制,电子控制单元根据发动机的工况适时地调节参与再循环废气的循环率,抑制有害气体氧化氮的生成。除以上控制装置外,发动机部分利用电子技术的还有:怠速控制、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发、烧室的容积、压缩比等方面,并已在部分车型上得到了应用。

3.2 在底盘综合控制系统的应用

底盘综合控制系统包括电控自动变速器、防抱死制动系统(ABS)与驱动防滑系统(ASR)、电子转向助力系统(EPS)、自适应悬挂系统(ASS)、巡行控制系统(CCS)等。

(1)电控自动变速器(ECAT)。ECAT可以根据发动机的载荷、转速、车速、制动器工作状态及驾驶员所控制的各种参数,经过计算机的计算、判断后自动地改变变速杆的位置,从而实现变速器换挡的最佳控制,即可得到最佳挡位和最佳换挡时间。它的优点是加速性能好、灵敏度高、能准确地反映行驶负荷和道路条件等。它不仅能明显地简化汽车操纵,而且能实现最佳的行驶动力性和安全性。

(2)防抱死制动系统(ABS)。它通过控制防止汽车制动时车轮的抱死来保证车轮与地面达到最佳滑动率,使汽车在各种路面上制动时,车轮与地面都能达到纵向的峰值附着系数和较大的侧向附着系数,以保证车辆制动时不发生抱死拖滑、失去转向能力等不安全的工况,提高汽车的操纵稳定性和安全性。驱动防滑系统(ASR)是ABS的完善和补充,它可以防止起动和加速时的驱动轮打滑,既有助于提高汽车加速时的牵引性能,又能改善其操作稳定性。

(3)电子转向助力系统。电子转向助力系统是用一部直流电机代替传统的液压助力缸、用蓄电池和电动机提供动力。这种微机控制的转向助力系统和传统的液压助力系统比起来具有部件少、体积小、重量轻的特点,最优化的转向作用力、转向回正特性,提高了汽车的转向能力和转向响应特性,增加了汽车低速时的机动性以及调整行驶时的稳定性。

(4)自适应悬挂系统(ASS)。自适应悬挂系统能根据悬挂装置的瞬时负荷,自动、适时地调整悬挂的阻尼特性及悬架弹簧的刚度,以适应瞬时负荷,保持悬挂的既定高度,极大地提高了车辆行驶的稳定性、操纵性和乘坐的舒适性。

(5)巡行控制系统(CCS)。又称恒速行驶系统是让驾驶员无需操作油门踏板,就能保证汽车以某一固定的预选车速行驶的控制系统。恒速行驶装置将根据行车阻力自动调整节气门开度以调整车速在恒速状态附近。若遇爬坡,微机控制系统则自动加大节气门开度;在下坡时又自动关小节气门开度,当驾驶员换低速挡或制动时,这种控制系统则会自动断开。该系统可以减轻驾驶员长途驾驶之疲劳,给驾驶带来了很大的方便。

3.3 在车身电子安全系统的应用

第一,自适应前照灯系统。在前照灯照明范围内和车身的动态变化、转向机构的动作特性等综合因素进行计算和判断当前的行驶状态,并对前照灯近光进行相应的调整,在会车时实现自动启闭和防眩,使驾驶者能拥有充分的时间进行转向操纵和应付紧急情况,提高夜晚弯路上行车的安全性;第二,碰撞警示和预防系统。该系统有多种形式,有的在汽车行驶中,当两车的距离小到安全距离时即自动报警,若继续行驶则会在即将相撞的瞬间,自动控制汽车制动器将汽车停住;有的是在汽车倒车時显示车后障碍物的距离,有效地防止倒车事故发生。还有汽车夜视系统(NVS)、安全气囊(SRS)、轮胎压力监测系统(TPWS)、自动调节座椅系统(AAS)等。

3.4 在信息通信控制系统的应用

(1)汽车导航系统与定位系统(NTIS)。该系统可在城市或公路网范围内,定向选择最佳行驶路线,并能在屏幕上显示地图,表示汽车行驶中的位置以及到达目的地的方向和距离。这实质是汽车行驶向智能化发展的方向,再进一步就可成为无人驾驶汽车。

(2)语音系统(VS)和信息系统(IS)以及通讯系统(CS)。语音系统包括语音报警和语音控制两类,计算机经过逻辑判断后输出信息至扬声器或警示器报警。信息系统通过微处理机处理后,输出对驾驶员有用的信息,如冷却液温度、油压、车速、发动机转速,还有瞬时耗油量、平均耗油量、平均车速、行驶里程、车外温度等。

4 汽车电子技术的发展趋势

4.1 集成化

近年来嵌入式系统、局域网控制和数据总线技术的成熟,将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制,将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统和驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制。通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接,控制器通过复杂的控制运算对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统。

4.2 智能化

汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商的高度重视,其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统(ITS)的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合,它能根据驾驶员提供的目标资料,向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。它装有电子地图可以显示出前方道路、并采用卫星导航,从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况,自动筛选出最佳行车路线。

4.3 网络化

以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是十分必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及低成本是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中,各子处理机独立运行,控制改善汽车某一方面的性能,同时在其它处理机需要时提供数据服务。主处理机收集整理各子处理机的数据,并生成车况显示。

参考文献:

[1]李静.现代汽车电子技术应用现状及发展趋势分析[J].电子世界,2014(12).

[2]王英凯.汽车电子控制技术的应用与发展趋势[J].汽车与驾驶维修,2017-07-21.

[3]2018-2023年中国汽车电子市场研究年度报告[N].中国计算机报,2018-9-18(008).

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